НОВОСТИ

16 августа

Употребление постных белков, таких как орехи, курица и рыба, снижает риск смерти по сравнению с рационом, в котором высоко содержание красного мяса, яиц и молочных продуктов, сообщается в опубликованном недавно крупном исследовании.

4 июня

Минздрав: В течение последних 20 лет ожирение у мужчин выросло по своей распространенности более, чем в 2 раза, и догнало таковое у женщин.

Что такое озоновая дыра? Азотные дыры

Озоновые дыры

Содержание

Введение

1. Озоновые дыры и причины их возникновения

1.1 Источники разрушения озонового слоя

1.2 Озоновая дыра над Антарктикой

2. Основные мероприятия по защите озонового слоя

3. Правило оптимальной компонентной дополнительности

4. Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Современная кислородная атмосфера Земли – уникальное явление среди планет Солнечной системы, и эта её особенность связана с наличием на нашей планете жизни.

Проблема экологии для людей сейчас, несомненно, самая главная. На реальность экологической катастрофы указывает разрушение озонного слоя Земли. Озон - трехатомная форма кислорода, образуется в верхних слоях атмосферы под действием жесткого (коротковолнового) ультрафиолетового излучения Солнца.

Сегодня озон беспокоит всех, даже тех, кто раньше не подозревал о существовании озонного слоя в атмосфере, а считал только, что запах озона является признаком свежего воздуха. (Недаром озон в переводе с греческого означает ''запах''.) Этот интерес понятен – речь идёт о будущем всей биосферы Земли, в том числе и самого человека. В настоящее время назрела необходимость принять определённые обязательные для всех решения, которые позволили бы сохранить озонный слой. Но чтобы эти решения были правильны, нужна полная информация о тех факторах, которые изменяют количество озона в атмосфере Земли, а также о свойствах озона, о том, как именно он реагирует на эти факторы.

1. Озоновые дыры и причины их возникновения

Озоновый слой - это широкий атмосферный пояс, простирающийся на высоте от 10 до 50 км над поверхностью Земли. Химически озон - это молекула, состоящая из трех атомов кислорода (молекула кислорода содержит два атома). Концентрация озона в атмосфере очень мала, и небольшие изменения количества озона приводят к серьезным изменениям интенсивности ультрафиолета, достигающего земной поверхности. В отличии от обычного кислорода озон неустойчив, он легко переходит в двухатомную, устойчивую форму кислорода. Озон – гораздо более сильный окислитель, чем кислород, и это делает его способным убивать бактерии, подавлять рост и развитие растений. Впрочем, из-за его низкой в обычных условиях концентрации в приземных слоях воздуха эти его особенности практически не влияют на состояние живых систем.

Гораздо важнее его другое свойство, делающее этот газ совершенно необходимым для всей жизни на суше. Это свойство – способность озона поглощать жесткое (коротковолновое) ультрафиолетовое (УФ) излучение Солнца. Кванты жесткого УФ обладают энергией, достаточной для разрыва некоторых химических связей, поэтому его относят к ионизирующим излучениям. Как и другие излучения этого рода, рентгеновское и гамма-излучение, оно вызывает многочисленные нарушения в клетках живых организмов. Озон образуется под воздействием высокоэнергетичной солнечной радиации, стимулирующей реакцию между О2 и свободными атомами кислорода. Под воздействием умеренной радиации он распадается, абсорбируя энергию этой радиации. Таким образом, этот цикличный процесс "съедает" опасный ультрафиолет.

Молекулы озона, как и кислорода, электрически нейтральные, т.е. не несут электрического заряда. Поэтому само по себе магнитное поле Земли не влияет на распределение озона в атмосфере. Верхний слой атмосферы – ионосфера, практически совпадает с озоновым слоем.

В полярных зонах, где силовые линии магнитного поля Земли замыкаются на ее поверхности, искажения ионосферы весьма значительны. Количество ионов, в том числе и ионизированного кислорода, в верхних слоях атмосферы полярных зон снижено. Но главная причина малого содержания озона в области полюсов – малая интенсивность солнечного облучения, падающего даже во время полярного дня под малыми углами к горизонту, а во время полярной ночи отсутствуют вовсе. Площадь полярных «дыр» в озоновом слое – надежный показатель изменений общего содержания озона в атмосфере.

Содержание озона в атмосфере колеблется вследствие многих естественных причин. Периодические колебания связаны с циклами солнечной активности; многие компоненты вулканических газов способны разрушать озон, поэтому повышение вулканической активности ведет к снижению его концентрации. Благодаря высоким, сверураганным скоростям воздушных потоков в стратосфере разрушающие озон вещества разносятся на большие площади. Переносятся не только разрушители озона, но и он сам, поэтому нарушения концентрации озона быстро разносятся на большие площади, а локальные небольшие «дыры» в озоновом щите, вызванные, например, запуском ракеты, сравнительно быстро затягиваются. Только в полярных областях воздух малоподвижен, вследствие чего исчезновение там озона не компенсируется его заносом из других широт, и полярные «озонные дыры», особенно на Южном полюсе, весьма устойчивы.

1.1 Источники разрушения озонового слоя

Среди разрушители озонного слоя можно выделить:

1) Фреоны.

Озон разрушается под воздействием соединений хлора, известных как фреоны, которые, также разрушаясь под воздействием солнечной радиации, освобождают хлор, «отрывающий» от молекул озона «третий» атом. Хлор в соединения не образовывает, но служит катализатором «разрыва». Таким образом, один атом хлора способен «погубить» много озона. Считается, что соединения хлора способны оставаться в атмосфере от 50 до 1500 лет (в зависимости от состава вещества) Земли. Наблюдения за озоновым слоем планеты проводились антарктическими экспедициями с середины 50-х.

Озоновая дыра над Антарктидой, увеличивающаяся по весне и уменьшающаяся к осени, была обнаружена в 1985 году. Открытие метеорологов вызвало цепь последствий экономического характера. Дело в том, что в существовании «дыры» была обвинена химическая промышленность, производящая вещества, содержащие фреоны, способствующие разрушению озона (от дезодорантов до холодильных установок).

В вопросе о том насколько человек повинен в образовании «озоновых дыр» - единого мнения нет.

С одной стороны – да, безусловно повинен. Производство соединений, приводящих к разрушению озона, следует свести к минимуму, а лучше и вообще прекратить. То есть отказаться от целого сектора промышленности, с оборотом в многие миллиарды долларов. А если не отказаться - то перевести ее на «безопасные» рельсы, что тоже стоит денег.

Точка зрения скептиков: человеческое влияние на атмосферные процессы, при всей его разрушительности в локальном плане, в планетарном масштабе - ничтожно. Антифреоновая кампания «зеленых» имеет вполне прозрачную экономическую и политическую подоплеку: с ее помощью крупные американские корпорации (Дюпон, например), душат своих зарубежных конкурентов, навязывая соглашения по "охране окружающей среды" на государственном уровне и насильно вводя новый технологический виток, который более слабые в экономическом отношении государства выдержать не в состоянии.

2) Высотные самолёты.

Разрушению озонного слоя способствуют не только фреоны, выделяющиеся в атмосферу и попадающие в стратосферу. К разрушению озонного слоя причастны и окислы азота, которые образуются при ядерных взрывах. Но окислы азота образуются и в камерах сгорания турбореактивных двигателей высотных самолётов. Окислы азота образуются из азота и кислорода, которые там находятся. Скорость образования окислов азота тем больше, чем выше температура, т. е. чем больше мощность двигателя.

Важна не только мощность двигателя самолёта, но и высота, на которой он летает и выпускает разрушающие озон окислы азота. Чем выше образуется окись или закись азота, тем он губительнее для озона.

Общее количество окиси азота, которое выбрасывается в атмосферу в год, оценивается в 1 млрд. т. Примерно треть этого количества выбрасывается самолётами выше среднего уровня тропопаузы (11 км). Что касается самолётов, то наиболее вредными являются выбросы военных самолётов, количество которых исчисляется десятками тысяч. Они летают преимущественно на высотах озонного слоя.

3) Минеральные удобрения.

Озон в стратосфере может уменьшаться и за счет того, что в стратосферу попадает закись азота N2 O, которая образуется при денитрификации связанного почвенными бактериями азота. Такую же денитрификацию связанного азота производят и микроорганизмы в верхнем слое океанов и морей. Процесс денитрификации напрямую связан с количеством связанного азота в почве. Таким образом, можно быть уверенным в том, что с ростом количества вносимых в почву минеральных удобрений будет в такой же мере увеличиваться и количество образованной закиси азота N2 O. Далее, из закиси азота образуются окислы азота, которые и приводят к разрушению стратосферного озона.

4) Ядерные взрывы.

При ядерных взрывах выделяется очень много энергии в виде тепла. Температура, равная 60000 К устанавливается уже через несколько секунд после ядерного взрыва. Это энергия огненного шара. В сильно нагретой атмосфере происходят такие преобразования химических веществ, какие при нормальных или не происходят, или протекают очень медленно. Что касается озона, его исчезновения, то наиболее опасными для него являются образующиеся при этих преобразованиях окислы азота. Так, за период с 1952 по 1971 г. в результате ядерных взрывов в атмосфере образовалось около 3 млн т. окислов азота. Дальнейшая судьба их такова: они в результате перемешивания атмосферы попадают на разные высоты, в том числе и в атмосферу. Там они вступают в химические реакции с участием озона, приводя к его разрушению.

5) Сжигание топлива.

Закись азота обнаруживается и в дымовых газах электростанций. Собственно, о том, что окись и двуокись азота присутствуют в продуктах сгорания, было известно давно. Но эти высшие окислы не влияют на озон. Они, конечно, загрязняют атмосферу, способствуют образованию в ней смога, но довольно быстро удаляются из тропосферы. Закись же азота, как уже говорилось, опасна для озона. При низких температурах она образуется в таких реакциях:

mirznanii.com

Что такое озоновая дыра?

Исследуя различные природные аномалии, ученые приходят к выводу, что их создание во многом спровоцировано деятельностью человека. В статье о том, что такое озоновая дыра, мы будем говорить также и о природе этого явления, то есть по каким причинам она возникает. В этой части мы также уделим внимание и химическим процессам, а точнее - тем веществам и химическим элементам, которые не благоприятны для озонового слоя нашей планеты. Также вы узнаете и о том, чем опасны озоновые дыры и как можно избежать опасности, связанной с ними. Ну а начнем мы с того, что, собственно говоря, представляют собой озоновые дыры.

Определение озоновых дыр

Многие знают, что атмосферу Земли окутывает достаточно плотный слов озона (химическая формула O3). Точнее говоря, этот слой располагается несколько выше — в стратосфере, то есть на высоте от 15 до 30 км над Землей. Концентрированный озон поглощает опасное ультрафиолетовое солнечное излучение. Именно благодаря озоновому слою Земли жизнь смогла выбраться на сушу из океана — без озонового слоя было бы невозможно развитие млекопитающих. Однако, начиная со первой половины XX века озоновый слой стал существенно истончаться, в результате чего стали появляться те самые озоновые дыры, представляющие собой места существенного снижения концентрации озона в стратосфере.

Озоновые дыры — причины

Химически активные молекулы озона могут реагировать со многими веществами как органического, так и неорганического происхождения. Многие простые вещества, такие, как водород, хлор, бром, кислород разрушают молекулы озона. Также опасны для озонового слоя и их соединения: моноксид азота, хлороводород, метан, фторбромфреоны и фторхлорфреоны, активно выделяющие атомы брома и хлора, разрушающие молекулы озона. Все эти вещества попадают в атмосферу в результате вредной промышленной деятельности человека на Земле. Предприятия совершенно не контролируют вредные выбросы,

elhow.ru

Озоновая дыра

Эволюция антарктической озоновой дыры 1957 - 2001 года

Озоновая дыра над Антарктидой 2006

Озоновая дыра - локальное падение концентрации озона в стратосфере на 10-40%. Связано это с действием фреонов, уменьшением количества кислорода при запусках космических кораблей и полетами реактивных самолетов. Четко проявляется при чрезмерно низких температурах. Общепринятая в научной среде теория, согласно которой во второй половине XX века все возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор - и бромвмисних фреонов (CFC) привела к значительному уменьшению озонового слоя [1]. Согласно другой гипотезе, процесс образования "озоновых дыр" в значительной степени является естественным и не связан исключительно с вредным воздействием человеческой цивилизации [2] [3].

1. История

Озоновая дыра диаметром свыше 1000 км впервые была открыта 1985 года в Южном полушарии над Антарктидой группой британских ученых []. Она появлялась в августе и до декабря или января исчезала. Над Северным полушарием в Арктике образовывалась другая дыра, значительно меньших размеров.

2. Механизм образования

Стратосферная химия озона

Механизм синтеза, а также распада ( фотолиз) озона, был предложен Сиднеем Чэпман 1930 года и назвали его именем. Реакции образования озона :

? В 2 + hν → 2О + 2О 2 → 2О 3

Фотодиссоциации молекулярного кислорода происходит в стратосфере под воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 175-200 нм и до 242 нм.

? В 3 + hν → О2 + О

? В 3 + O → 2О 2

Озон расходуется в реакциях фотолиза и взаимодействия с атомарным кислородом: К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведет совокупность факторов, главным из которых является разрушение молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона с приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПХГ) , поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона. Эти факторы особенно характерны для Антарктики, в Арктике полярный вихрь намного слабее: из-за отсутствия континентальной поверхности температура на несколько градусов выше, чем в Антарктике, а ПСХ менее распространены, к тому же имеют тенденцию к распаду в начале осени. Молекулы озона (O 3) химически очень активны и могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Основными веществами, разрушающими молекулы озона, являются:

В отличие от гидрофторфреонив (HFC), которые расщепляются до атомов фтора, которые, в свою очередь, быстро реагируют с водой (H 2 O) образуя стабильный фтороводорода (H 2 F 2). Таким образом, фтор (F) не участвует в реакциях распада O 3.Йод также не разрушает стратосферный озон, так йодсодержащие органические вещества почти полностью расходуются еще в тропосфере.

Зависимости от цепи реакций, кроме механизма Чэпман (кислородный цикл O x), выделяют еще три цикла разрушения озона: галогеновый, азотный, водородный. Деятельность человека увеличила галогеновую долю расписания защитного слоя Земли. Доля разложения озона в зависимости от цикла разрушения [4] :

Давление, гПа азотный кислородный водородный галогеновый 1.31 3.78 8.93 21.9 55.8

0.10	0.26	0.41	0.21
0.50	0.14	0.11	0.25
0.68	0.11	0.08	0.13
0.46	0.12	0.19	0.20
0.12	0.03	0.48	0.14

2.1. Хлорный цикл ClO x

Хлорный цикл является разновидностью галогенного цикла.

? CFCl 3 + hν → CFCl 2 + Cl

? Cl + O 3 → ClO + O 2

? ClO + O → Cl + O 2

2.2. Азотный цикл NO x

Оксиды азота играют важную роль в реакциях разрушения озона в средней стратосфере. Несмотря на то, что азота в атмосфере больше, чем любого другого газа, образование его оксидов непосредственно из молекулярного азота маловато, поскольку молекула N 2 очень стабильная, фактически инертна. Для ее распада нужно много энергии, например разряд молнии или очень жесткое излучение, солнечные протоны или галактическое излучение. В стратосфере этого нет, поэтому основным источником оксидов озота (NOx) является закись азота (N 2 O), который образуется на поверхности Земли и в океанах главным образом результатом деятельности бактерии. Человек тоже вносит свой вклад - треть от всего закиси азота. Главной реакцией, по которой N 2 O превращается в NOx является следующая:

? N 2 O + O (1 D) → NO + NO

Она может протекать только днем, только при наличии Солнца. Затем NO вступает в реакцию с озоном, одновременно разрушая его, что приводит к образованию другого оксида азота, NO 2 :

? В 3 + NO → NO 2 + О 2

Эта реакция может протекать и ночью, поэтому концентрация двуокиси азота растет в темное время суток, поскольку днем она превращается обратно по реакциям:

? NO 2 + О → NO + О 2

? NO 2 + hν → NO + О

Третий оксид азота, уже с тремя атомами кислорода в молекуле, который опять таки реагирует с озоном :

? NO 2 + О 3 → NO 3 + О 2

Он превращается обратно в NO и NO 2 через фотолиз :

? NO 3 + hν → NO 2 + O

? NO 3 + hν → NO + О 2

Поэтому опять же его ночью больше, чем днем. Таким образом, оксиды азота реагируя с озоном увеличивают число атомов кислорода в своих молекулах, а затем теряют их в реакциях с атомарным кислородом или при фотолизе. Суммарно это приводит к гибели озона. Процесс этот цепной и циклический, оксиды азота в нем могут рассматриваться как катализаторы.

2.3. Водородный цикл HO x

Другой важной семьей веществ, разрушающих озон, является заместители OH - и HO 2 март+, объединяемые общей формулой HOx. Их можно рассматривать как оксиды водорода. Однако в отличие от обычных оксидов они очень реакцийнопотентни (не могут существовать как вещество, так как обладают неразделенной электронной парой, то есть заместителями). Если два таких заместители встретятся вместе, то они прореагируют друг с другом, рекомбинируют, образуя совершенно другое вещество, например два HO - заместители дадут перекись водорода (H 2 O 2). Основным источником образования HOx реакция водяного пара с синглетно атомом кислорода :

? Н 2 O + O (1 D) → OH + OH

Эта реакция очень похожа на реакцию в которой закись азота N 2 O, реагируя тоже с синглетно кислородом дает две молекулы NO. Важная реакция с метаном :

? СН 4 + О (1 D) → СН 3 + OH

Аналогичные реакции:

? ОН + О 3 → НО 2 + О 2

? НО 2 + О → ОН + О 2

? НО 2 + О 3 → ОН + 2О 2

В них погибают две молекулы озона и регенерируется OH - заместитель, цикл замыкается. OH - дальше снова вступает в реакцию с озоном. Полный химический механизм состоит из сотен реакции.

3. Последствия

Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные.

4. Восстановление

Хотя человечеством были приняты меры по ограничению выбросов хлор-и бромвмисних фреонов путем перехода на другие вещества, например фторсодержащие фреоны (CFC) [5], процесс восстановления озонового слоя займет несколько десятилетий. Прежде всего это обусловлено огромным объемом уже накопленных в атмосфере фреонов, имеют время жизни десятки и даже сотни лет. Поэтому затягивание озоновой дыры не стоит ожидать ранее 2048 года [6].

5. Предубеждение относительно озоновой дыры

Существует несколько распространенных мифов относительно образования озоновых дыр. Несмотря на свою ненаучность, они отчасти появляются в СМИ [7] - иногда благодаря неосведомленности, иногда поддерживаемые сторонниками теорий заговоров. Ниже перечислены некоторые из них.

5.1. Основными разрушителями озона являются фреоны

Молекула фреона

Это утверждение справедливо для средних и высоких широт. В высоких широтах (где возникают озоновые дыры) хлорный цикл ответственен только за 15-25% потерь озона в стратосфере. Необходимо отметить, что 80% хлора (Cl) имеет антропогенное происхождение [8]. Есть вмешательство человека увеличивает вклад хлорного цикла. При сохранении тенденции увеличения производства фреонов, которая была до вступления в силу Монреальского протокола) (рост 10% в год) 2050 года 30% -50% общих потерь озона объяснялось бы действием фреонов (CFC) [9]. До вмешательства человека процессы образования озона и его разрушения находились в равновесии. Но фреоны, выбрасываемые при человеческой деятельности, сдвинули это равновесие в сторону уменьшения концентрации озона. Что касается полярных озоновых дыр, то здесь ситуация совершенно иная. Механизм разрушения озона в принципе отличается от низких широт, ключевой стадией является превращение неактивных форм галогенсодержащих веществ в оксиды, которое протекает на поверхности частиц ПСХ. В результате практически весь озон разрушается в реакциях с галогенами [10] :

5.2. Переход на озонозберигаючи технологии экономически обоснованный

Россия взяла на себя все обязательства СССР, и с 2000 года в соответствии с Монреальского протокола в стране прекращено производство озоноразрушающих веществ. Поскольку в силу ряда причин экономического, политического и финансового характера Россия не успела разработать и внедрить собственные альтернативные технологии, это привело к практически полной ликвидации производства аэрозолей и холодильного оборудования. Фактически альянс DuPont-ICI монополизировал производство оборудования для синтеза 1,1,1,2 - тетрафторэтан, который в период подписания протокола считался единственной альтернативой озоноразрушающим хладонов. К счастью, большая часть промышленных холодильных установок в России работает на аммиака [11] :

70% - холодильных установок для овощебаз,
60% - в мясной промышленности,
50% - в кондитерском производстве,
80% - в производстве пива и напитков.

Аммиак хотя и является высокотоксичным, пожаро-и взрывоопасным веществом, но не приводит к разрушению озона.

После обнародования данных об участии фреонов в разрушении стратосферного озона DuPont возразила эту теорию и потратила миллионы долларов на кампанию в прессе по защите фреонов. Председатель DuPont писал в статье в журнале Chemical Week от 16 июля 1975 года, что теория разрушения озона это научная фантастика, ерунда что не имеет смысла [12]. Кроме DuPont целый ряд компаний со всего мира производили и производят различные типы фреонов без отчисления лицензионных платежей [13].

5.3. Фреоны очень тяжелые, чтобы достичь стратосферы

Вертикальное распределение фреона CFC-11 (CCl 3 F)

Иногда утверждается, что поскольку молекулы фреонов намного тяжелее азот (N 2) и кислород (O 2), то они не могут достичь стратосферы в значительных количествах. Однако атмосферные газы перемешиваются полностью, а не расслаиваются или сортируются по весу. Процессы вертикального переноса воздушных масс, конвекции и турбулентности полностью перемешивают атмосферу ниже турбопаузы гораздо быстрее. Поэтому даже такие тяжелые газы, как инертные или фреоны (CFC), равномерно распределяются в атмосфере, достигая, в частности, и стратосферы. Экспериментальные измерения концентраций в атмосфере подтверждают это, смотрите например график справа. Также измерения показывают, что нужно около 5 лет для того, чтобы газы, выделившиеся на поверхности Земли достигли стратосферы. Если газы атмосфере НЕ перемешивались, то такие тяжелые газы из ее состава как аргон (Ar) и углекислый газ (CO 2) образовывали бы на поверхности Земли слой в несколько десятков метров толщиной, что сделало бы ее нежилой. К счастью это не так. Криптон (Kr) с атомарной массой 84, и гелий (He) с атомарной массой 4, имеют одну и ту же относительную концентрацию, у поверхности на высоте 100 км. Конечно, все вышесказанное верно только для газов, сравнительно стабильные, как фреоны или инертные. Вещества, которые вступают в реакции, а также подвергаются различному физическому воздействию, например, растворимы в воде, имеют зависимость концентрации от высоты.

5.4. Основные источники галогенов природные, а не антропогенные

Есть мнение, что природные источники галогенов, например вулканы или океаны, более значимы для процесса разрушения озона, чем деятельность человека. Не ставя под сомнение вклад природных источников в общий баланс галогенов, необходимо отметить, что в основном они не достигают стратосферы ввиду того, что являются водорастворимыми (в основном хлорид-ионы (Cl 2 +) и хлороводород (HCl)) и вымываются из атмосферы, выпадая в виде дождей на землю. Также природные соединения менее устойчивы, чем фреоны, например метилхлорид (CH 3 Cl) имеет атмосферное время жизни всего порядка года, по сравнению с десятками и сотнями лет для фреонов. Поэтому их вклад в разрушение стратосферного озона достаточно мал. Даже редкое по своей силе извержение вулкана Пинатубо в июне 1991 года вызвало падение уровня озона не за счет галогенов, высвобождаемых а за счет образования большой массы сернокислых аэрозолей (SO 42 +), поверхность которых катализировался реакции разрушения озона. К счастью, уже через три года практически вся масса вулканических аэрозолей была удалена из атмосферы. Таким образом, извержения вулканов являются сравнительно краткосрочным факторами воздействия на озоновый слой, в отличие от фреонов, имеют времена жизни в десятки и сотни лет [14].

5.5. Озоновая дыра должна располагаться над источниками фреонов

Многие не понимают, почему озоновая дыра образуется в Антарктике, в то время как основные выбросы фреонов происходят в Северном полушарии. Дело в том, что фреоны хорошо перемешаны в тропосфере и стратосфере. В виду малой реакционной способности они практически не расходуются в нижних слоях атмосферы и имеют срок жизни в несколько лет или даже десятилетий. Поэтому они легко достигают верхних слоев атмосферы. Антарктическая "озоновая дыра" существует не постоянно. Она появляется в конце зимы - начале весны. Причины, по которым озоновая дыра образуются в Антарктике, связанные с особенностями местного климата. Низкие температуры антарктической зимы приводят к образованию полярного вихря. Воздух внутри этого вихря движется преимущественно замкнутыми траекториями вокруг Южного полюса. В это время полярная область не освещается Солнцем, и там озон не образуется. С наступлением лета количество озона увеличивается и снова приходит в норму. Есть колебания концентрации озона над Антарктикой - сезонные. Однако, если отследить изменения усредненной за год концентрации озона и размера озоновой дыры за последние десятилетия, то есть определенная тенденция к падению концентрации озона.

5.6. Озон разрушается только над Антарктикой

Это неправильно, так как уровень озона падает повсюду. Это показывают результаты долговременных измерений концентрации в различных точках планеты. Вы можете посмотреть на график изменения концентрации озона над Ароса в Швейцарии справа.

6. Интересные факты

Генеральная ассамблея ООН специальной резолюцией № A/RES/49/114 в 1994 году объявила 16 сентября ежегодным Международным днем охраны озонового слоя ( англ. International Day for the Preservation of the Ozone Layer ).

См.. также

Примечания

nado.znate.ru

Озоновые дыры

Всемирная организация здравоохранения определила, что здоровье человека на 20% зависит от его наследственности, на 20% от состояния окружающей среды, на 50% от образа жизни и на 10% от медицины. Характеризуя современное состояние экологии, как критическое, можно выделить главные причины, которые ведут к экологической катастрофе: загрязнение, отравление среды обитания, обеднение атмосферы кислородом, озоновые дыры.

Жизнь на земле зависит от солнца. Его энергия поступает в виде невидимого света, длинноволнового инфракрасного (ИК) и коротковолнового ультрафиолетового(УФ) излучения. УФ имеет наибольшую энергию влияния на живую материю. Для человека чрезвычайно вредное УФ излучение в области менее 315-280 нм., от которого нас защищает озоновая прослойка атмосферы. Но недавно метеорологи отметили в озоновой прослойке Антарктиды пульсирующую дыру, которая медленно увеличивается параллельно с уменьшением озона на 40-50% от нормы. Такие же дыры в последние годы обнаружены над Шпицбергеном и Крымским полуостровом. За прогнозами ученых уничтожения озона приведет к увеличению вредных мутаций, рака кожи, уменьшению урожая, гибели животных и растений. В последние годы внимание мировой общественности приковано к разрушению под воздействием фреонов, которые широко используются в холодильной промышленности. Эти соединения под действием УФ лучей выделяют хлор, который разрушает стратосферный озон. Этому процессу способствуют и выбросы реактивных самолетов, ядерные выбросы и расписание минеральных удобрений, которые сопровождаются выделением азоту и его окислов. Сегодня общество обеспокоено постоянным нарушением озоновой прослойки атмосферы. Да, по одним данным его количество уменьшается ежегодно на 2,5%, в результате чего среди людей, которые родились и будут рождаться в период от 1985 по 2029 год, будет зарегистрировано 8,3 млн. случаев рака кожи, которая обусловит 168 тысяч дополнительных случаев смерти. Эти цифры для людей, которые родятся в период 2030-2074рр. увеличатся в соответствии с 80 млн. и 620 тысяч.

Причины образования “озоновой дыры”

Летом и весной концентрация озона повышается; над полярными областями она всегда выше, чем над экваториальными. Кроме того, она меняется по 11-летнему циклу, совпадающему с циклом солнечной активности. Все это было уже хорошо известно, когда в 1980-х гг. наблюдения показали, что над Антарктикой год от года происходит медленное, но устойчивое снижение концентрации стратосферного озона. Это явление получило название «озоновая дыра» (хотя никакой дырки в собственном значении этого слова, конечно, не было) и стало внимательно исследоваться.

Позднее, в 1990-е гг., такое же уменьшение стало происходить и над Арктикой. Феномен Антарктической “озоновой дыры” пока не понятен: то ли “дыра” возникла в результате антропогенного загрязнения атмосферы, то ли это естественный геоастрофизический процесс.

Сначала предполагали, что на озон влияют частицы, выбрасываемые при атомных взрывах; пытались объяснить изменение концентрации озона полетами ракет и высотных самолетов. В конце концов было четко установлено, что причина нежелательного явления – реакции с озоном некоторых веществ, производимых химическими заводами. Это в первую очередь хлорированные углеводороды и особенно фреоны – хлорфторуглероды, или углеводороды, в которых все или большая часть атомов водорода, заменены атомами фтора и хлора.

Хлорфторуглероды широко применяются в современных бытовых и промышленных холодильниках (в России их поэтому называют «хладонами»), в аэрозольных баллончиках, как средства химической чистки, а некоторые производные – для тушения пожаров на транспорте. Используются они и как пенообразователи, а также для синтеза полимеров. Мировое производство этих веществ достигло почти 1,5 млн т.

Будучи легколетучими и довольно устойчивыми к химическим воздействиям, хлорфторуглероды после использования попадают в атмосферу и могут находиться в ней до 75 лет, достигая высоты озонового слоя. Здесь под действием солнечного света они разлагаются, выделяя атомарный хлор, который и служит главным «нарушителем порядка» в озоновом слое.

Венская конвенция. В 1985 году британские ученые обнародовали данные, согласно которым в предшествующие восемь лет были обнаружены увеличивающиеся каждую весну озоновые дыры над Северным и Южным полюсами.

В 1987 г. был принят Монреальский протокол, по которому определили перечень наиболее опасных хлорфторуглеродов, и страны-производители хлорфторуглеродов обязались снизить их выпуск. В июне 1990 г. в Лондоне в Монреальский протокол внесли уточнения: к 1995 г. снизить производство фреонов вдвое, а к 2000 г. прекратить его совсем.

Сегодня уже разработаны и выпускаются экологически безопасные фреоны и их заменители, но озоновый слой продолжает находиться в критическом состоянии.

Источники загрязнения атмосферы. Антропогенный фактор

Широкое использование ископаемых богатств сопровождается выделением в атмосферу больших масс различных химических соединений. Большинство антропогенных источников сконцентрировано в городах, занимающих лишь небольшую часть территории нашей планеты. В результате движения воздушных масс с подветренной стороны больших городов образуется многокилометровый шлейф загрязнений.

В развитых странах действует законодательство, направленное на защиту воздушного бассейна. В результате значительно уменьшилась общая загрязненность воздуха, однако выбросы, источником которого является автомобильный транспорт возрастают. В США на его долю приходится 63% выбросов углеводородов. Можно предполагать, что вклад транспорта в загрязнение воздуха будет увеличиваться с рос-том численности автомобилей.

Вторым по мощности источником антропогенных органических загрязнителей служит промышленное производство. Базовыми продуктами основного органического синтеза являются этилен (на его основе вырабатывают почти половину всех органических веществ), пропилен, бутадиен, бензол, толуол, ксилолы и метанол. Вместе с немногими производными (этилбензол, стирол, фенол, винилхлорид, акрилонитрил, фталевый ангидрид и терефталевая кислота) они являются объектами крупнотоннажного производства. Эти полупродукты используются в дальнейшем для выработки широкой номенклатуры других органических соединений (свыше 40 тыс. наименований).

В выбросах предприятий химической и нефтехимической промышленности присутствует широкий ассортимент загрязнителей: компоненты исходного сырья, промежуточные, побочные и целевые продукты синтеза. Так, в газовых выбросах заводов синтетических моющих средств содержатся алканы, а также карбонильные соединения, эфиры, карбоновые кислоты. Заводы синтетического каучука загрязняют воздух исходными мономерами и растворителями. Предприятия лесохимической промышленности выделяют альдегиды, кетоны, спирты и карбоновые кислоты, множество терпенов (терпены-углеводороды, продукты жизнедеятельности растений молекулы которых построены из изопреновых звеньев). Целлюлозно – бумажные комбинаты выбрасывают большие количества дурнопахнущих газообразных веществ (одорантов), таких, как метил- и диметилсульфиды, диметилдисульфиды, а также формальдегид, спирты и фенолы.

Велики потери используемых в промышленности растворителей. На их долю в индустриально развитых странах приходится 20-25% общей эмиссии углеводородов. В США в конце 70-х годов в атмосферу выбрасывалось ежегодно 26,7 млн. т. углеводородов, из них примерно 5,2 млн. т. от промышленных предприятий. В атмосферу поступает много летучих галогенуглеводородов (метиленхлорида, хлороформа, четыреххлористого углерода, дихлорэтана, три- и тетрахлорэтилена, винилхлорида ).

В качестве летучих компонентов (пропелентов) в аэрозольных упаковках широко применяются фторхлоруглеводороды (фреоны). Для этих целей использовалось около 85% фреонов и только 15% в холодильных установках и установках искусственного климата. Специфика использования фреонов такова, что 95% их количества попадает в атмосферу через 1-2 года после производства. Считают, что почти всё произведённое количество фтортрихлор- и дифтордихлорметана (5,27млн. т. и 7.75 млн. т. соответственно в 1981 году) рано или поздно должно поступить в стратосферу и включиться в каталитический цикл разрушения озона.

Заметным источником органических загрязнителей атмосферы становится коммунальное хозяйство городов (жилые и общественные здания, предприятия тепло- и водоснабжения, химчистки, свалки). Хотя вклад этого источника в суммарную антропогенную эмиссию невелика, отсюда поступают основные количества опасных долгоживущих загрязнителей (например, диоксидов), поэтому они участвуют в формировании глобального фона некоторых органических экотоксикантов.

В выбросах вентиляционных систем жилых домов идентифицировано более 40 токсичных и дурнопахнущих веществ: меркаптанов и сульфидов, аминов, спиртов, предельных и диеновых углеводородов, альдегидов и некоторых гетероциклических соединений. При сжигании в горелке кухонной плиты 1м.куб. природного газа образуется до 150 мг формальдегида, а в сумме в продуктах горения газа обнаружено 22 различных компонентов.

Источников дезодорантов служат сооружения по очистке сточных вод и свалки твердых отходов. На городских свалках накапливаются огромные количества бытовых отходов и мусора с высоким содержанием органических веществ.

Геологические источники загрязнений

При составлении глобального баланса органической составляющей атмосферы вклад геологических источников обычно не учитывался. Между тем процессы дегазации мантии Земли сопровождаются выделением широкого спектра органических соединений. Так, в пробах газов вулканов о-ва Кунашир и Камчатки идентифицировано около 100 органических соединений с длиной цепи до 12 углеродных атомов. Источников богатых углеводородами газов являются грязевые вулканы, чаще всего встречающиеся в нефтеносных областях.

Земная кора содержит различные газы в свободном состоянии, сорбированные разными породами и растворённые в воде. Часть этих газов по глубинным разломам и трещинам достигают поверхности Земли и диффундирует в атмосферу. О существовании углеводородного дыхания земной коры говорит повышенное по сравнению с глобальным фоновым содержанием метана в приземном слое воздуха над нефтегазоносными бассейнами.

Можно предположить, что дегазация недр планеты происходит по всей ее поверхности, но наиболее интенсивно по бесчисленным разломам коры. В связи с этим большой интерес представляет изучение спонтанных газов гидротермальных источников в районах сейсмической активности. В результате таких исследований в пробах газов было идентифицировано более 60 неорганических и органических соединений. Последние представлены углеводородами, легколетучими карбонильными соединениями и спиртами, галогенуглеводородами.

Впервые получены данные о присутствии в геологических выделениях летучих галогенуглеводородов представляют наибольший интерес. Они показывают, что концентрации CFCL3 в вулканических газах в 2,5-15 раз больше их содержания в морском воздухе. Для хлороформа и CCl4 эта разница достигла 1,5-2 порядка величины. К сожалению, пока ещё отсутствует надежные данные об этих масштабах геологической эмиссии галогеноуглеводородов, равно как и других ЛОС, включая метан.

Проведенные исследования показали, что в газах вулканов Никарагуа содержится заметные количества HF. Анализ проб воздуха, отобранных из кратера вулкана Масайя, также показали наличие в них фреонов наряду с другими органическими соединениями. Присутствуют галогенуглеводороды и в газах гидротермальных источниках. Эти данные потребовали доказательств того, что обнаруженные фторуглеводороды не имеют антропогенного происхождения. И такие доказательства были получены. Фреоны были обнаружены в пузырьках воздуха антарктического льда возрастом 2000 лет. Специалистами НАСА было предпринято уникальное исследование воздуха из герметично запаянного свинцового гроба, обнаруженного в штате Мериленд и достоверно датированного 17 веком. В нем также были обнаружены фреоны. Ещё одно подтверждение существования природного источника фреонов было “поднято ” c морского дна. CFCL3 обнаружен в воде, извлеченной в 1982 году с глубины более 4000 метров в экваториальной части Атлантического океана, у дна Алеутской впадины и на глубине 4500 метров у берегов Антарктиды.

Южнополярный район, весной 1998 г. озонная дыра достигла рекордной площади — примерно 26 млн км2, что приблизительно втрое превышает территорию Австралии. В середине августа началось резкое истощение озоносферы, максимум которого наступил 21 сентября. По данным, полученным с зондов, почти полное разрушение озона отмечалось на высотах14—22км.

Исследуя это явление совместно с австралийскими коллегами, одна из его первооткрывателей С.Соломон установила, что химические реакции, разрушающие озон, происходят на поверхности ледяных кристаллов и любых иных частиц, попавших в высокие стратосферные слои над полярными районами.

Так, до сих пор способствуют образованию озонных дыр твердые частицы, попавшие в стратосферу еще в 1991 г. при извержении вулкана Пинатубо на Филиппинских о-вах. Эти частицы вулканического происхождения придают хлору, поступающему в атмосферу с аэрозолями хлорфторуглеводородов, большую эффективность в процессах разрушения ими озоносферы.

Химические реакции с участием сульфатных частиц, извергнутых вулканом, значительно ускоряют истощение озона над Южным полушарием Земли: согласно наблюдениям, реакции ускорялись почти на 3%, и только теперь данный эффект начал исчезать.

По мнению исследовательницы, антарктическая озонная дыра и круглогодичное общее истощение земной озоносферы будут продолжаться, пока концентрация хлорфторуглеводородов и галогенов в атмосфере не снизится до уровня 70-х годов. И это может случиться лишь в середине следующего столетия.

Химическое загрязнение атмосферы

Лишь за последние сто лет развитие развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека. В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промыш- ленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохими- ческих, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются :

Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.

Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 11 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг. Пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

Оксид углерода . Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта. Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания сера- содержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 1млн.т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65% процентов от общемирового выброса.

Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км. От таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

Чтобы начать глобальное восстановление нужно уменьшить доступ в атмосферу всех веществ, которые очень быстро уничтожают озон и долго там хранятся. Вообще научные работники считают, что на полное возобновление озоновой оболочки Земли понадобится не менее 50 лет.

Также мы - все люди должны это понимать и помочь природе включить процесс восстановления озонового слоя, нужны новые посадки лесов, хватит вырубать лес для других стран, которые почему-то не хотят вырубать свой, а делают на нашем лесе деньги.

na-sluzhbe-prirody.narod.ru

Азотная дыра — журнал За рулем

Мода, в том числе автомобильная, не предполагает какого-либо логического обоснования ее целесообразности. Модно — и этого достаточно! Однако «беспочвенность» моды ничуть не мешает зарабатывать на ней деньги. А чтобы ручеек монет был полноводней, нужно правильно сформировать спрос.
Учитывая, что «мы все учились понемногу… и как-нибудь…», сделать это несложно. Сдается, клиентуры на поле чудес с каждым днем все больше.
Едва утихли дебаты о пользе магнитных проставок под карбюраторы, озонаторов бензина, тормозной жидкости в фарах, как пришла новая напасть — нынче передовые автолюбители надувают шины азотом. Сегодня эту услугу предложат и в респектабельных автосервисах, и в придорожных шиномонтажах. А чтобы не было сомнений в пользе замены бесплатного воздуха на «фирменный» азот, приведут множество научных аргументов.
«Гарнир» может различаться, но основные постулаты азотной пропаганды неизменны. Присмотримся к ним повнимательнее, а заодно попробуем разобраться в этой «газовой динамике». Но сначала освежим в памяти предмет разговора. Воздух — смесь газов, в которой примерно 78% азота и 21% кислорода. Остальными примесями ввиду малости их содержания можно пренебречь. Соответственно, не бывает молекул воздуха, как нет, к примеру, молекул пива. Технический азот из баллонов — та же смесь газов, только азота в ней 95%.
Так чем же пленяют наши сердца шиномонтажные новаторы?
АРГУМЕНТЫ И ФАКТЫ
1. Повышение стабильности давления в шине. Коэффициент теплового расширения азота гораздо меньше, чем у воздуха, поэтому нагрев шины или ее охлаждение почти не влияют на давление в ней. Вариант: азот — идеальный газ, поэтому, в отличие от воздуха, вообще не расширяется.
Вспомним школу, класс, наверное, десятый. Утверждение о «стабильности», независимости давления газа от температуры в замкнутом объеме противоречит законам Шарля (р/t=const — отношение давления к температуре — величина постоянная) и Гей-Люссака (коэффициент объемного расширения всех газов одинаков). То есть разговор о том, что поведение азота при изменении температуры чем-то отличается от поведения воздуха, — наукообразное вранье, рассчитанное на дремучего двоечника. Если уж быть совсем точным, то разница в коэффициенте объемного расширения составляет 0,0001, что в пересчете на изменение давления в шине даст 0,00025 атм. У вас случайно нет столь точного манометра? Кстати, все это известно науке уже более 200 лет. Кто не верит — пусть убедится, накачав одно колесо воздухом, а другое азотом: погружая их в кипяток и в прорубь, насладитесь «стабильным» давлением.
2. Молекулы азота больше, чем молекулы кислорода, поэтому азот медленнее просачивается через микропоры резины и шина теряет давление значительно медленнее. Вариант: накачанная азотом шина вообще не сдувается.
И вправду размер молекулы азота равен 0,364 нм, а кислорода — 0,346 нм (1 нм = 1.10–9 м). Только разницу эту манометром не выловишь. Если шина не дырявая, она держит давление годами, и уж если стравливает его, то скорее через стык покрышки и обода или вентиль. А потрескавшаяся от старости сдувается на глазах, чем ее ни накачивай. К тому же, если весь кислород просочится сквозь шину, что там останется? Правильно — почти чистый азот.
Может, фокус в том, что молекулы азота «конопатят» поры и не выпускают другие наружу? Но ведь в том газе, что предлагают продавцы воздуха, азота всего на 17% больше, чем в бесплатном воздухе.
3. Снижение вероятности взрыва шины. Азот — инертный газ, не поддерживающий горение. Вариант: отсутствие нагрева шины при больших скоростях, так как нет кислорода, который является условием горения (!).
Сначала отделим мух от котлет. Азот, помнится, элемент пятой группы таблицы Менделеева, а инертные газы — в восьмой. Впрочем, это для нас не так важно. Шина не взрывается, а лопается: звук, который мы слышим, — скачок давления, вызванный ударной волной при разрыве шины. Оправданием тезиса может служить лишь то, что при пожаре автомобиля, когда начнут «стрелять» колеса, дыма будет чуть меньше. Вам от этого легче?
Кстати, исправная легковая шина выдерживает около 9 атм. Чтобы ее разорвало давлением, колесо придется нагреть далеко за 1000°С. Даже стальной диск, не говоря об алюминиевом, к тому времени расплавится.
4. Экономия топлива. Накачанное азотом колесо легче, чем накачанное обычным воздухом. Следовательно, уменьшаются нагрузки на подвеску и значительно снижается расход топлива.
На первый взгляд — железный аргумент! Коль азот легче воздуха, то и колесо с азотом даст выигрыш в массе. А теперь подсчитаем, сколь он велик.
Масса кубометра воздуха, в котором 78% азота — 1,29 кг, чистого азота — 1,25 кг. Возьмем распространенное колесо с шиной 165/70R13 и прикинем массу газа в ней. Объем — около 20 литров, избыточное давление — 2 кгс/см2, то есть в шине — три объема или 60 литров газа. Значит, азота в колесе будет 0,0750 кг, а воздуха — 0,0774 кг. Чистый выигрыш — 2,4 грамма! Или в процентах от массы колеса (пусть оно массой 12 кг) — 0,02%. Это ж на каких аптекарских весах уловить разницу? Ну а поскольку преимущество в массе дутое, то и остальные достоинства азота, из массы вытекающие, столь же «значительны».
5. Предотвра
www.zr.ru

Озоновая дыра — WiKi

В результате отсутствия солнечного излучения, во время полярных ночей озон не образуется. Нет ультрафиолета — нет озона. Имея большую массу, молекулы озона опускаются к поверхности Земли и разрушаются, так как неустойчивы при нормальном давлении.

Роуланд и Молина предположили, что атомы хлора могут вызвать разрушение больших количеств озона в стратосфере. Их выводы были основаны на аналогичной работе Пауля Джозефа Крутцена и Харольда Джонстоуна, которые показали, что оксид азота (II) (NO) может ускорять разрушение озона.

Схема реакции галогенов в стратосфере, включающая реакции галогенов с озоном

К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов, главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона. Эти факторы особенно характерны для Антарктики, в Арктике полярный вихрь намного слабее ввиду отсутствия континентальной поверхности, температура выше на несколько градусов, чем в Антарктике, а ПСО менее распространены, к тому же имеют тенденцию к распаду в начале осени. Будучи химически активными, молекулы озона могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главными веществами, вносящими вклад в разрушение молекул озона, являются простые вещества (водород, атомы кислорода, хлора, брома), неорганические (хлороводород, монооксид азота) и органические соединения (метан, фторхлор- и фторбромфреоны, которые выделяют атомы хлора и брома). В отличие, например от гидрофторфреонов, которые распадаются до атомов фтора, которые, в свою очередь, быстро реагируют с водой, образуя стабильный фтороводород. Таким образом, фтор не участвует в реакциях распада озона. Йод также не разрушает стратосферный озон, так как иодсодержащие органические вещества почти полностью расходуются ещё в тропосфере. Основные реакции, вносящие вклад в разрушение озона, приведены в статье про озоновый слой.

Существует несколько широко распространённых мифов касательно образования озоновых дыр. Несмотря на свою ненаучность, они часто появляются в СМИ[9][неавторитетный источник? 595 дней] — иногда по неосведомлённости, иногда поддерживаемые сторонниками теорий заговоров. Ниже перечислены некоторые из них.

Озоновая дыра над Антарктидой существует уже давно

Систематические научные наблюдения за озоновым слоем Антарктиды ведутся с 20-х годов XX века, но только во второй половине 70-х было обнаружено образование «устойчивой» Антарктической озоновой дыры, причем быстрые темпы ее развития (увеличение размеров и снижение средней концентрации озона в границах дыры) в 80-е и 90-е годы вызвали панические опасения того, что точка невозврата в степени разрушающего антропогенного воздействия на озоновый слой уже пройдена.

Основными разрушителями озона являются фреоны

Это утверждение справедливо для средних и высоких широт. В остальных хлорный цикл ответственен только за 15—25 % потерь озона в стратосфере. При этом необходимо отметить, что 80 % хлора имеет антропогенное происхождение[10] (подробнее про вклад различных циклов см. ст. озоновый слой). То есть вмешательство человека сильно увеличивает вклад хлорного цикла. И при имевшейся тенденции к увеличению производства фреонов до вступления в действие Монреальского протокола (10 % в год) от 30 до 50 % общих потерь озона в 2050 году обуславливалось бы воздействием фреонов.[11] До вмешательства человека процессы образования озона и его разрушения находились в равновесии. Но фреоны, выбрасываемые при человеческой деятельности, сместили это равновесие в сторону уменьшения концентрации озона. Что же касается полярных озоновых дыр, то здесь ситуация совершенно иная. Механизм разрушения озона в принципе отличается от более высоких широт, ключевой стадией является превращение неактивных форм галогенсодержащих веществ в оксиды, которая протекает на поверхности частиц полярных стратосферных облаков. И в результате практически весь озон разрушается в реакциях с галогенами, за 40—50 % ответственен хлор и порядка 20—40 % — бром.[12]

Позиция компании DuPont

Компания DuPont после обнародования данных об участии фреонов в разрушении стратосферного озона восприняла эту теорию в штыки и потратила миллионы долларов на кампанию в прессе по защите фреонов. Председатель DuPont писал в статье в журнале Chemical Week от 16 июля 1975 года, что теория разрушения озона — это научная фантастика, вздор, не имеющий смысла[13]. Кроме DuPont целый ряд компаний во всём мире производил и производит различные типы фреонов без отчисления лицензионных платежей[14].

Фреоны слишком тяжелы, чтобы достигать стратосферы

вертикальное распределение фреона CFC-11

Иногда утверждается, что так как молекулы фреонов намного тяжелее азота и кислорода, то они не могут достигнуть стратосферы в значительных количествах. Однако атмосферные газы перемешиваются полностью, а не стратифицируются или сортируются по весу. Оценки требуемого времени для диффузионного расслоения газов в атмосфере требуют времён порядка тысяч лет. Конечно, в динамической атмосфере это невозможно. Процессы вертикального массопереноса, конвекции и турбулентности полностью перемешивают атмосферу ниже турбопаузы намного быстрее. Поэтому даже такие тяжёлые газы, как инертные или фреоны, равномерно распределяются в атмосфере, достигая в том числе и стратосферы. Экспериментальные измерения их концентраций в атмосфере подтверждают это, см. например справа график распределения фреона CFC-11 по высоте. Также измерения показывают, что требуется порядка пяти лет для того чтобы газы выделившиеся на поверхности Земли достигли стратосферы, см. второй график справа. Если бы газы в атмосфере не перемешивались, то такие тяжёлые газы из её состава, как аргон и углекислый газ, образовывали бы на поверхности Земли слой в несколько десятков метров толщиной, что сделало бы поверхность Земли необитаемой. Но это не так. И криптон с атомарной массой 84, и гелий с атомарной массой 4, имеют одну и ту же относительную концентрацию, что около поверхности, что до 100 км высоты. Конечно, всё вышесказанное справедливо только для газов, которые относительно стабильны, как фреоны или инертные газы. Вещества, которые вступают в реакции, а также подвергаются различным физическим воздействиям, скажем, растворяются в воде, имеют зависимость концентрации от высоты.

Основные источники галогенов природные, а не антропогенные

Источники хлора в стратосфере

Есть мнение, что природные источники галогенов, например вулканы или океаны, более значимы для процесса разрушения озона, чем произведённые человеком. Не подвергая сомнению вклад природных источников в общий баланс галогенов, необходимо отметить, что в основном они не достигают стратосферы ввиду того, что являются водорастворимыми (в основном хлорид-ионы и хлороводород) и вымываются из атмосферы, выпадая в виде дождей на землю. Также природные соединения менее устойчивы, чем фреоны, например метилхлорид имеет атмосферное время жизни всего порядка года, по сравнению с десятками и сотнями лет для фреонов. Поэтому их вклад в разрушении стратосферного озона довольно мал. Даже редкое по своей силе извержение вулкана Пинатубо в июне 1991 года вызвало падение уровня озона не за счёт высвобождаемых галогенов, а за счёт образования большой массы сернокислых аэрозолей, поверхность которых катализировала реакции разрушения озона. К счастью, уже через три года практически вся масса вулканических аэрозолей была удалена из атмосферы. Таким образом, извержения вулканов являются сравнительно краткосрочными факторами воздействия на озоновый слой, в отличие от фреонов, которые имеют времена жизни в десятки и сотни лет.[15]

Озоновая дыра должна находиться над источниками фреонов

Динамика изменения размера озоновой дыры и концентрации озона в Антарктике по годам.

Многие не понимают, почему озоновая дыра образуется в Антарктике, когда основные выбросы фреонов происходят в Северном полушарии. Дело в том, что фреоны хорошо перемешаны в тропосфере и стратосфере. Ввиду малой реакционной способности они практически не расходуются в нижних слоях атмосферы и имеют срок жизни в несколько лет или даже десятилетий. Будучи очень летучими молекулярными соединениями, они сравнительно легко достигают верхних слоёв атмосферы.

Сама Антарктическая «озоновая дыра» существует не круглогодично. Она появляется в конце зимы — начале весны (август-сентябрь) и проявляется в заметном снижении средней концентрации озона внутри обширной географической области. Причины, по которой озоновая дыра образуется в Антарктике, связаны с особенностями местного климата. Низкие температуры антарктической зимы приводят к образованию полярного вихря. Воздух внутри этого вихря движется в основном по замкнутым траекториям вокруг Южного полюса и слабо перемешивается с воздухом других широт. В это время полярная область не освещается Солнцем, и в отсутствие ультрафиолетового облучения озон не образуется, а, накопленный до этого, разрушается (как в результате взаимодействий с другими веществами и частицами, так и самопроизвольно, поскольку молекулы озона нестабильны). С приходом полярного дня количество озона постепенно увеличивается и снова выходит к нормальному уровню. То есть колебания концентрации озона над Антарктикой — сезонные.

Но если проследить усреднённую в течение каждого года динамику изменения концентрации озона и размера озоновой дыры в течение последних десятилетий, то имеется выраженная тенденция к падению средней концентрации озона в пределах огромной географической области.

Динамика изменения озонового слоя над Аросой, Швейцария

ru-wiki.org

Озоновые дыры

СодержаниеВведение

1. Озоновые дыры и причины их возникновения

1.1 Источники разрушения озонового слоя

1.2 Озоновая дыра над Антарктикой

2. Основные мероприятия по защите озонового слоя

3. Правило оптимальной компонентной дополнительности

4. Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем

Заключение

Список использованной литературы

ВведениеСовременная кислородная атмосфера Земли – уникальное явление среди планет Солнечной системы, и эта её особенность связана с наличием на нашей планете жизни.

1. Озоновые дыры и причины их возникновенияОзоновый слой - это широкий атмосферный пояс, простирающийся на высоте от 10 до 50 км над поверхностью Земли. Химически озон - это молекула, состоящая из трех атомов кислорода (молекула кислорода содержит два атома). Концентрация озона в атмосфере очень мала, и небольшие изменения количества озона приводят к серьезным изменениям интенсивности ультрафиолета, достигающего земной поверхности. В отличии от обычного кислорода озон неустойчив, он легко переходит в двухатомную, устойчивую форму кислорода. Озон – гораздо более сильный окислитель, чем кислород, и это делает его способным убивать бактерии, подавлять рост и развитие растений. Впрочем, из-за его низкой в обычных условиях концентрации в приземных слоях воздуха эти его особенности практически не влияют на состояние живых систем.

1) Фреоны.

В вопросе о том насколько человек повинен в образовании «озоновых дыр» - единого мнения нет.

2) Высотные самолёты.

3) Минеральные удобрения.

Озон в стратосфере может уменьшаться и за счет того, что в стратосферу попадает закись азота N2O, которая образуется при денитрификации связанного почвенными бактериями азота. Такую же денитрификацию связанного азота производят и микроорганизмы в верхнем слое океанов и морей. Процесс денитрификации напрямую связан с количеством связанного азота в почве. Таким образом, можно быть уверенным в том, что с ростом количества вносимых в почву минеральных удобрений будет в такой же мере увеличиваться и количество образованной закиси азота N2O. Далее, из закиси азота образуются окислы азота, которые и приводят к разрушению стратосферного озона.

4) Ядерные взрывы.

5) Сжигание топлива.

2Nh4 + 2O2 =N2O = 3h3.Масштаб этого явления очень значителен. Таким путём в атмосфере ежегодно образуется примерно 3 млн т. закиси азота! Эта цифра говорит о том, что этот источник разрушения озона существенный.1.2 Озоновая дыра над АнтарктикойО значительном уменьшении общего содержания озона над Антарктикой впервые было сообщено в 1985 г. Британской антарктической службой на основании анализа данных озонометрической станции Хэлли-Бей (76 гр. ю. ш.). Уменьшение озона наблюдалось этой службой и на Аргентинских островах (65 гр. ю. ш.).

С 28 августа по 29 сентября 1987 г. было выполнено 13 полётов самолёта-лаборатории над Антарктикой. Эксперимент позволил зарегистрировать зарождение озонной дыры. Были получены её размеры. Исследования показали, что наибольшее уменьшение количества озона имело место на высотах 14 - 19 км. Здесь же приборы зарегистрировали наибольшее количество аэрозолей (аэрозольные слои). Оказалось, что, чем больше имеется аэрозолей на данной высоте, тем меньше там озона. Самолёт - лаборатория зарегистрировал уменьшение озона, равное 50%. Ниже 14 км. изменений озона было несущественным.

Уже к началу октября 1985 г. озонная дыра (минимум количества озона) охватывает уровни с давлением от 100 до 25 гПа, а в декабре диапазон высот, на которых она наблюдается, расширяется.

Во многих экспериментах измерялось не только количество озона и других малых составляющих атмосферы, но и температуры. Была установлена самая тесная связь между количеством озона в стратосфере и температурой воздуха там же. Оказалось, что характер изменения количества озона тесно связан с тепловым режимом стратосферы над Антарктидой.

Образование и развитие озонной дыры в Антарктиде наблюдали английские учёные и в 1987 г. Весной общее содержание озона уменьшилось на 25%.

Американские исследователи проводили измерения в Антарктике зимой и ранней весной 1987 г. озона и других малых составляющих атмосферы (HCl, HF, NO, NO2, HNO3, ClONO2, N2O, Ch5) c помощью специального спектрометра. Данные этих измерений позволили очертить область вокруг Южного полюса, в которой количество озона уменьшено. Оказалось, что эта область совпадает практически в точности с крайним полярным стратосферным вихрем. При переходе через край вихря резко менялось количество не только озона, но и других малых составляющих, оказывающих влияние на разрушение озона. В пределах озонной дыры (или, другими словами, полярного стратосферного вихря) концентрация HCl, NO2 и азотной кислоты была значительно меньше, чем за пределами вихря. Это имеет место потому, что хлорины в продолжении холодной полярной ночи разрушают озон в соответствующих реакциях, выступая в них как катализаторы. Именно в каталитическом цикле с участием хлора происходит основное уменьшение концентрации озона (по крайней мере 80% этого уменьшения).

Эти реакции протекают на поверхности частиц, составляющих полярные стратосферные облака. Значит, чем больше площадь этой поверхности, т. е. чем больше частиц стратосферных облаков, а значит, и самих облаков, тем быстрее в конце концов распадается озон, а значит, тем эффективнее образуется озонная дыра.

2. Основные мероприятия по защите озонового слояПоскольку наиболее активный разрушитель озонового щита Земли – хлор, основные меры, разрабатываемые для сдерживания истощения озона, сводятся к снижению выбросов в атмосферу хлора и хлорсодержащих соединений, прежде всего фреонов. Одна из главных технологических задач, решения которой ищут во всех промышленно развитых странах, - замена фреонов на другие хладагенты, не содержащие хлора и вместе с тем не уступающие фреонам по основным физическим свойствам и химической инертности.

Другая задача, уже практически решенная в ракетоносителе «Энергия», заключается в переводе ракетной техники и высотной реактивной авиации на экологически безопасные виды топлива и двигатели.

Снижение выбросов оксидов азота наземными промышленными, энергетическими и транспортными системами имеет значение не только для снижения кислотности осадков и решения проблемы «кислых дождей». Окислы азота не полностью вымываются осадками, часть их достигает высот, на которых существует озоновый слой, и вносит свою лепту в его истощение.

Хотя окислы азота, по сравнению с хлором, в 10 тысяч раз менее активны как разрушители озона, их выброс в атмосферу многократно превышает выброс хлора. Это повышает важность разработки двигателей, энергетических установок, котлов, новых видов топлива и способов его сжигания, которые сводили бы к минимуму образование и выброс в атмосферу окислов азота.

Первая международная конвенция по мерам предохранения озонового слоя была заключена в Вене в 1985 году. Через несколько месяцев после нее была обнаружена "озоновая дыра" в Южном полушарии. После этого в Монреале был подписан протокол, обязывающий страны-участницы избавляться от своих вредных фреонов. В 1990, 1992 и 1997 гг. список разрушительных веществ пополнялся. В случае его соблюдения всеми странами (а Китай, например, и Индия конвенцию не подписали, рассудив, что она им «не по карману») прогнозисты обещали восстановление озонового слоя к 2150 году. Главными производителями вредных для озона соединений (90% от общемирового объема) называются развивающиеся страны (которые, по сути, являются потребителями устаревшей продукции "цивилизованных" стран) и страны бывшего СССР.

В то же время заявлено, что выброс фреонов в атмосферу, в 1986 году, достигавший 1.1 миллиона тонн, к 1996 г. снизился до 160 тысяч тонн. Без Монреальской конвенции к 2010 году мы имели бы 8 миллионов тонн годовых выбросов.

3. Правило оптимальной компонентной дополнительностиПравило оптимальной компонентной дополнительности гласит, что никакая экосистема не может самостоятельно существовать при искусственно созданном избытке или недостатке одного из экологических компонентов.

"Нормой" экологического компонента следует считать ту, которая обеспечивает экологическое равновесие определенного типа, позволяющее функционировать именно той экосистеме, которая эволюционно сложилась и соответствует балансу в природной надсистеме и всей иерархии природных систем на данной единице пространства (в конкретном биотопе).

4. Закон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистемЗакон Н.Ф. Реймерса о разрушении иерархии экосистем гласит, что разрушение более трех уровней в экосистемной иерархии абсолютно необратимо и катастрофично.

Иерархические уровни геохор (биохор) – это расположение в порядке от высшего к низшему. Различают пять основных уровней угеохор и биохор:

- гигахоры – главнейшие элементы биосферы и географической оболочки: океаны и материки, биоклиматические пояса и биогеографические царстваразмером более 106 км2;

- мегахоры – единицы природно-хозяйственного и биогеографического (фитогеографического) районирования размером 103-105 км2;

- макрохоры – территория конкретных ландшафтов, размером 10-10-2 км2;

- микрохоры и мезохоры – морфологические единицы ландшафта, размером 10-1-10-2 км2 и входящие в их состав биогеоценозы.

Каждая подсистема следует за своей системой, вернее, развитие надсистемы определяет многие ограничения в развитии входящих в нее подсистем. Такой процесс "подталкивания", направления развития характерен для всего системного мира как в сверхдлинных отрезках эволюционного времени, так и в сравнительно коротких сроках индивидуального развития. Всюду есть взаимоотношения в иерархии систем - эволюция эволюций и развитие развитей. Если развитие относительно детерминировано воздействием иерархии надсистем, а отчасти и подсистем в прошлом (подсистемы, изменяясь, не могут не влиять на целое, пример тому мутации), то характер процессов не изменится и в будущем, во всяком случае ближайшем (в масштабе характерного времени систем). И хотя принцип "развитие есть движение движений во всей иерархии значимых систем" не позволяет создать одной безальтернативной модели, все же можно прогнозировать вероятный ход событий.

Н.Ф. Реймерс (1994) отмечает, что закон неравномерности развития систем, или, лучше, закон разновременности развития (изменения) подсистем в больших системах может быть сформулирован в таком виде: системы одного уровня иерархии (как правило, подсистемы системы более высокого уровня организации) развиваются не строго синхронно - в то время, когда одни из них достигли более высокого уровня развития, другие ещё остаются в менее развитом состоянии.

ЗаключениеВсе глобальные экологические проблемы взаимосвязаны, и ни одна из них не должна рассматриваться в изоляции от других.

Казалось бы, количество озона в атмосфере очень велико – около 3 миллиардов тонн. Это, однако, ничтожная доля от всей атмосферы. Если бы весь озон атмосферы находился в приземном слое воздуха, то при «нормальных условиях» (давления 1 атмосфера и температура 25 градусов Цельсия) толщина озонового экрана, защищающего Землю от жесткого УФ-излучения Солнца, составляла бы всего около 3мм. Вместе с тем эффективность озонового слоя очень велика. В частности, специалистами рассчитано, что снижение содержания озона на 1% ведет к такому повышению интенсивности УФ-облучения поверхности, в результате которого количество смертей от рака кожи возрастет на 6-7 тысяч человек в год.

Необходимо срочно принимать меры к охране озонового слоя: разрабатывать безвредные хладагенты, способные заменить фреоны в промышленности и быту, экологически безопасные двигатели самолетов и космических ракетных систем, разрабатывать технологии, уменьшающие выбросы окислов азота в промышленности и на транспорте. Существующие международные соглашения по озону, Венская международная конвенция по охране озонового слоя и Монреальский протокол, обязывающий подписавшие его государства вести работу в конкретных направлениях, пока недостаточно эффективны. Еще недостаточно осознана людьми опасность, еще мало талантливых исследователей и инженеров работают в этой области. А время не ждет.

Список использованной литературы1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. – М.: ЮНИТИ, 1998. – 455 с.

2. Дедю И.И. Экологический эниклопедический словарь. – Кишинев: Мир, 1990. – 568 с.

3. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. законы эволюции и самоорганизации слоднх систем. – М.: Наука, 1994. – 250 с.

4. Кормилицин З.И. Основы экологии. – М.: «Интерстиль», 1997. – 364 с.

5. Общая экология: взаимодействие общества и природы. – СПб.: Химия, 1997.- 352 с.

6. Сверлова Л.И., Воронина Н.В. Загрязнение природной среды и экологическая потология человека. – Хабаровск.: ХГАЭП, 1995. – 106-108 с.

7. Розанов С.И. Общая экология. – СПб.: Издтельство «Лань», 2001. – 288 с.

www.coolreferat.com